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齿轮传动类型的选用原则

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在选用齿轮传动类型时,原则上要考虑以下几方面的因素
(1)齿轮传动轴线的方位

在机器中,齿轮传动装置通常都位于动力机和工作机之间,因此齿轮传动输入、输出的轴线取决于动力机和工作机的轴线方位,即平面平行轴线、平面相交轴线或空间交错轴线。据此,就基本上确定了可选用的齿轮传动大类别:平行轴齿轮传动、相交轴齿轮传动或交错轴齿轮传动。

(2)功率范围

各类齿轮传动都有各自合理的功率范围(见表1-1),如圆柱齿轮传动传递的功率可达数万千瓦,而活齿少齿差齿轮传动目前的技术水平最多只能传递数十千瓦。不按合理的功率范围选用齿轮传动类型往往会出现许多技术上的困难,而且其经济性也很难保证。

(3)传动比范围

单级齿轮传动的传动比范围差别很大(见表1-1),这是由齿轮传动结构条件不同所决定的例如单级圆柱齿轮传动的传动比一般不大于8,而单级谐波齿轮传动的传动比一般大于50,最大可达500。因此,如果要将圆柱齿轮传动应用到传动比要求等于50的机器中,只有采用二级圆柱齿轮传动才有可能芬然而这样必然要增大齿轮传动装置的外廓尺寸。按合理的传动比范围来选用齿轮传动的类型是重要的。

(4)速度
由于技术的进步,虽然各类齿轮传动的圆周速度(或转速)不断提高,但是受运转时振动、噪声、发热或制造精度等条件的限制,其合理的速度范围还是存在的(见表1-1)。圆周速度15om/S左右的高速圆柱齿轮在制氧机、汽轮机和压缩机中已很常见,而其他种类的齿轮传动,如锥齿轮、少齿差齿轮传动的允许圆周速度要前者低得多。因此,如要选用高速齿轮传动,则非圆柱齿轮莫属。

(5)传动效率
对下小功率、间隙运转的齿轮传动,其传动效率的高低一般不太被人注意:但对于大功率、连续运转的齿轮传动,其传动效率对能源的消耗和运转费用的影响就举足轻啾r。此外,传动效率低,传动装置的发热赜就大,温度就高,这对齿轮传动装置的正常运转丰常不利。蜗杆减速器和硬齿而齿轮减速器的热功率往往限制厂脚轮传动装置承载能力的充分发挥。因此 · 传动效率的高低在选用齿轮传动装置时必须注意。

(6)外廓尺寸(玳址)

在相同的传动功率、速度和传动比的条件下、采用不同类型的齿轮传动装置,其外廓尺寸(重量)可以相差很大。単级的行星齿轮传动,由于有多对齿啮合传动,因此其外廓尺寸(重量)要比单级外啮合圆柱齿轮传动减小3o%~so%;而谐波齿轮传动也是各类齿轮传动中外廓尺寸(重量)较小的一种齿轮传动形式。

(7)环境条件

齿轮传动是一种轮齿啮合传动,即使在理想的齿轮制造精度条件下,由于运转时不可避免的轮齿变形和轴、支承的变形的影响,齿轮传动仍会出现污染环境的振动和噪声。但是,各类齿轮传动由于结构上的特点,在相同的条件下,产生振动、噪声的强弱有很大的差别。例如锥齿轮传动和蜗杆传动同为角度传动,但在相同条件(功率、速度和传动比等)下,蜗杆传动要比锥齿轮传动安静得多。采用高精度的锥齿轮传动,虽然可以降低振动和噪声,但其经济性将大打折扣。

(8)经济性

齿轮传动装置的初始费用主要决定于价格,这是在选用齿轮传动类型时必须考虑的经济因素。通常,结构简单、易于加工的齿轮传动类型其制造成本必然较低,如渐开线圆柱齿轮、直齿锥齿轮、普通圆柱蜗杆等。而动轴轮系齿轮传动,如行星齿轮传动、少齿差齿轮传动、谐波齿轮传动等,虽然具有一系列优点,但由于结构复杂,或要使用专用加工机床等,因而其制造费用必然较高。因此,在选用齿轮传动类型时,要仔细衡量技术指标和经济性指标的合理统一。

在实际的齿轮传动类型选用过程中,以上几方面要求都同时得到满足是不容易的,因为有些要求可能相互矛盾、相互制约。例如要求结构紧凑,外廓尺寸小,则选用动轴齿轮传动(行星齿轮传动、少齿差齿轮传动、谐波齿轮传动等)比较合适,但其制造费用要比定轴齿轮传动高得多。再如选用蜗杆传动能减少振动和噪声,制造费用也低,但其传动效率低,能源消耗大,日常运转费用高。因此,在选择齿轮传动类型时,要根据机器工况、技术要求,考虑技术、经济的合理性,对可能适用的多种齿轮传动类型,从以上各方面进行细致的分析对比,必要时还要进行优化计算处理,以期选择最佳的齿轮传动类型。

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